摘要：通過(guò)大量詳實的理(li)論推導、可信的(de)應用實例⭐，經♍過(guo)技術性能、現場(chǎng)安裝使用、長期(qi)使用、經濟性幾(ji)個方面的比較(jiao)👌詳細論述了超(chāo)聲波流量計 與(yu) 孔闆流量計 的(de)優劣，提出高壓(ya)、大流量計量優(yōu)先選用超聲波(bō)流量計的‼️建議(yi)☔。
　　在我國長輸和(hé)集輸管道的工(gong)程實踐中，孔闆(pan)流量計特别是(shi)✔️高級孔闆閥長(zhang)期占據統治地(dì)位。而随着👌我國(guo)🔴石油天然💞氣事(shì)業的大規模發(fa)展，在高壓、大流(liu)😘量計量方面，孔(kong)闆流量計越來(lái)越受到自身結(jie)構的限制而顯(xiǎn)示出其局限性(xìng)。近年來一些新(xin)型的流量計在(zai)國外取⭐得理論(lùn)和實♍踐成功的(de)基礎上，也積極(ji)☎️投身國内市場(chǎng)，取得一系列成(cheng)功經驗。特别是(shi)超聲波流量計(ji)在高壓、大流量(liang)場合具有明顯(xiǎn)優勢，大有取代(dai)高級孔闆閥之(zhi)勢。由于認識的(de)誤區很多人認(rèn)🚶爲超聲波流量(liàng)計性能好但價(jia)格昂貴，事實是(shi)不是如此呢？通(tōng)過一系🤞列比較(jiao)可以得到更正(zhèng)确的結論。
1孔闆(pan)流量計的使用(yòng)要求
　　孔闆流量(liang)計（流量與差壓(ya)的平方成正比(bi)）的使用條件、使(shǐ)用範圍和對管(guan)道的要求：
(1)流體(ti)：應是單相、均質(zhi)的牛頓流體，在(zài)通過節流裝置(zhi)㊙️時不📐發🚶生相變(bian)和析出雜質，在(zai)節流裝置中不(bu)得有任何形式(shì)♉的物🤞質黏附或(huo)聚集。
(2)管道：僅适(shi)用于圓管，管徑(jìng)大小有一定限(xiàn)制，上下遊🥰有很(hěn)長的直管段，而(ér)且節流件上遊(you)10D、下遊4D直管段的(de)内表面粗糙度(dù)、圓度要嚴格符(fu)合具體規定。

(3)流(liu)态：流動應是連(lián)續、穩定的，不是(shi)脈動流；在受到(dao)節流件影響前(qian)已形成典型的(de)、充分發展的流(liú)速分布✨（紊流速(sù)度分布），流線👌與(yǔ)管🌈軸線平行，不(bu)得爲旋轉流。
2技(jì)術性能的比較(jiào)（見表
1）2.1量程比低(di)
　　由于結構特點(dian)，孔闆流量計是(shì)通過節流件來(lái)完成測🌈量的，所(suo)以其量程比通(tōng)常隻有1：3，最高可(kě)達1：10，而超聲🙇🏻波流(liú)💔量計沒有任何(he)阻流件，其量程(chéng)比可達1：200。
　　這兩個(ge)數據表明：如果(guǒ)實現一種測量(liàng)方案，假定其🔅流(liu)量範圍是從1m3/h~40m3/h,使(shǐ)用超聲波流量(liàng)計隻需要一路(lù)工藝計🈲量回🏃🏻‍♂️路(lù)就可以實現📱，如(rú)果采用孔闆流(liú)量計，需要多路(lu)才能實現。
2.2壓損(sun)
　　由于孔闆流量(liàng)計的結構有阻(zu)流件，超聲波流(liú)量計沒有阻流(liu)件，那麽顯而易(yì)見：孔闆流量計(ji)的壓損很大，超(chāo)♌聲波流量🤩計壓(ya)損實際可以忽(hū)略不計。節流裝(zhuang)置能耗計算如(ru)下：
　　以下以1個典(diǎn)型用戶用氣參(can)數進行能耗計(jì)算：用氣量160×104m3/d，用氣(qì)🚩壓力0.6MPa。
節流裝置(zhì)壓力損失計算(suan)式：（最大刻度差(chà)壓50kPa、β=0.68）
δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
節流裝置能(néng)耗計算式：（壓縮(suo)機效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計算耗(hao)能費：能源價0.4元(yuán)/kWh
耗能費(年)=(W/1000)×(運行(hang)時數/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年(nian))
該計算僅隻是(shi)能耗損失，不包(bao)括壓縮機運行(háng)等費用。
2.3精度
　　孔(kong)闆流量計的計(ji)量精度理論上(shang)可以達到1%，但是(shì)通過大量的實(shí)踐證明，由于孔(kong)闆流量計抗幹(gan)擾能力較差，現(xiàn)場精度最高能(néng)達💰到2%，一般情況(kuang)下在3%左右。
　　超聲(sheng)波流量計的精(jīng)度則可以達到(dào)0.5%甚至更高。假定(dìng)某個🏃‍♂️計量站的(de)輸氣量爲350萬Nm3/天(tian)，工業用氣每标(biao)方的價格爲0.6元(yuan)，費用偏差比較(jiao)見表2。

由此可見(jian)選擇兩種不同(tóng)的計量儀表，對(dui)于測量的影響(xiǎng)會有⛱️多大。
2.4測脈(mo)動流
　　由于孔闆(pan)流量計是靠孔(kǒng)闆前後的差壓(ya)信号來實現流(liú)量測量的，脈動(dòng)流會使孔闆前(qián)後的差壓不準(zhun)🥰，所以🏃‍♂️孔闆流量(liàng)計不适合測脈(mo)動流，而超聲波(bo)流量計可以測(cè)量脈動流的強(qiang)度并消除其幹(gàn)擾，所以它适合(he)測脈動流。
2.5測雙(shuang)向流
　　孔闆流量(liang)計依據一個節(jie)流元件來實現(xian)測量目的，這個(ge)節流元件具有(yǒu)嚴格的方向性(xìng)，因此孔闆流量(liàng)🏃🏻計無法測雙向(xiang)流。超聲波流量(liang)計隻與超聲信(xin)号在流體中的(de)傳播時間有關(guān)，因此可以測雙(shuāng)向流。
2.6測濕氣體(tǐ)
　　孔闆流量計不(bú)适合測量濕氣(qì)體；若被測氣體(ti)爲濕氣體👌，那麽(me)在🌂孔闆流量計(jì)的前端容易積(ji)液，使得上下遊(yóu)差壓産生變化(hua)，而孔闆流量計(jì)正是根據上下(xià)遊的壓差來測(ce)量流量的，如果(guo)差壓産生變化(hua)，則孔🍓闆流量計(ji)不可能準确測(ce)量氣體的流量(liàng)。
超聲波流量計(jì)具有自檢測功(gong)能，如果所測量(liang)氣體爲濕氣體(ti)，對超聲波流量(liàng)計産生影響時(shi)，儀表本身可以(yǐ)修正，因此超聲(shēng)波流量計适用(yong)于濕氣體的測(ce)量（濕氣體體積(jī)🚶組分含量低于(yú)5%）。
2.7清洗計量管路(lu)
　　孔闆流量計本(ben)身有阻流件，清(qing)洗球無法通過(guo)，因此孔闆流🛀量(liang)計安裝在管線(xian)上時無法在線(xiàn)清洗計量管路(lù)㊙️，隻有🔴拆除孔闆(pǎn)流量計才能清(qīng)洗管路。而對超(chāo)聲波流量計來(lai)說，不存在這樣(yàng)的問題。
2.8渦流影(yǐng)響
　　孔闆流量計(ji)采用差壓法測(ce)量氣體的流量(liang)，渦流直接影響(xiang)孔闆兩端的差(cha)壓，因此孔闆流(liú)量計對渦流很(hen)敏感，要求有🚶很(hen)長的直管段才(cai)能滿足測量精(jing)度的要求。新的(de)國🏃‍♀️際标準ISO5167已經(jīng)對孔闆流🍓量計(jì)上遊直管段的(de)長度作了更💞高(gao)的規定：孔闆流(liu)量計上遊直♻️管(guan)段至少要有44D，若(ruo)孔闆流🐇量計上(shàng)遊有彙管存在(zai)，則上遊直管段(duan)的長度至少要(yào)有🏃🏻‍♂️145D。（詳見《國際流(liú)量🈲計量學術動(dong)态☂️及發展趨勢(shi)》（《中國計量》2002年）或(huò)ISO5167-2）。
　　原ISO5167規定的上遊(yóu)18D直管段确實無(wú)法滿足對計量(liang)精度的要求，修(xiu)改後的ISO5167-2對直管(guan)段的長度規定(ding)是必須的。
而大(da)多多聲道的超(chao)聲波流量計本(ben)身具有對渦流(liú)🛀🏻強度的分析能(néng)力，可以消除渦(wō)流對流量測量(liàng)的影響，對渦流(liú)不敏⛱️感。
2.9流速分(fèn)布的影響
孔闆(pǎn)流量計由于結(jié)構原理的限制(zhi)，要求測量時流(liu)速分布均勻，但(dàn)是由于現場計(jì)量管路的複雜(zá)性，氣體在管路(lù)的流🔴速分🏃布是(shì)不可能均勻對(dui)稱的，因此孔闆(pan)流量計對流速(sù)分布不對稱非(fēi)常敏感。超聲波(bō)✊流量計可以修(xiu)正流速分布不(bu)對稱的現象。
2.10重(zhong)複性
　　對于孔闆(pan)流量計而言，随(suí)着使用過程中(zhōng)孔闆邊緣的🤞磨(mó)損，孔闆流量計(jì)的精度和重複(fu)性都會下降，而(er)超聲波流量計(jì)無壓損、無示值(zhi)漂移現象，重複(fú)性高
2.11 工藝管路(lù)複雜性比較
　　 對(dui)于孔闆流量計(jì)，由于量程比窄(zhǎi)，計量管路多，而(er)且上、下遊直管(guǎn)段長，現場工藝(yi)管路複雜。超聲(shēng)波流量計量程(chéng)比寬，上、下遊直(zhi)管段短，工藝管(guan)路簡單。
2.12 維修維(wei)護率比較
　　 孔闆(pǎn)流量計有阻流(liu)件，上遊易積液(yè)、對高含硫的天(tiān)然氣，其孔💋闆磨(mo)損快，維修維護(hù)率高。
超聲波流(liú)量計無可動部(bu)件，特殊材料的(de)超聲探頭可以(yi)抗H2S的腐蝕，維護(hu)簡單。
2.13 一次性投(tou)資比較
　　 孔闆流(liu)量計由于量程(cheng)比窄，對于相同(tóng)的流量計量要(yào)求，其計量管路(lu)多，雖然直接的(de)計量儀表投資(zī)少，但是相關的(de)閥門、 溫度變送(sòng)器 、 壓力變送器(qì) 、直管段、彙管等(děng)一次性投資多(duo)。
　　超聲波流量計(ji)單表價格高于(yú)孔闆流量計，但(dan)是由✊于量📱程比(bǐ)寬，整個計量回(huí)路少，實際站場(chang)一次性投資少(shǎo)。
3現場安裝使用(yong)的比較（見表3）

(1)直(zhi)管段的長度
　　孔(kǒng)闆流量計上有(yǒu)直管段至少要(yao)有44D，若孔闆流量(liang)計上遊有彙管(guan)存在，則上遊直(zhí)管段的長度至(zhi)少要有145D。（詳見💘《國(guó)際流量🈲計量🔞學(xue)術動态及發展(zhǎn)趨勢》（《中國計量(liang)》2002年）或🏃🏻‍♂️ISO5167-2）。
超聲波流(liu)量計上、下遊直(zhi)管段要求爲10D、5D（《用(yong)氣體超聲波流(liú)量計測量天然(ran)氣的流量》—國标(biao)GB/T18604-2001）。
(2)安裝的影響對(dui)于孔闆流量計(jì)，安裝條件直接(jie)影響其計量精(jing)度💚，對現場安裝(zhuang)的同心度要求(qiú)很高。
(3)使用條件(jian)由于孔闆流量(liang)計的原理決定(ding)其現場使用條(tiao)件必須🌈與設計(jì)條件相符，壓力(li)、流量的适應性(xìng)差。超聲波流量(liang)計對現場的适(shì)應性極強，對壓(yā)力、流量的波動(dòng)不敏感，有較🔱強(qiang)的過🌏載能力🏒。
4長(zhang)期使用的比較(jiao)
（1)精度變化
　　 孔闆(pan)流量計由于長(zhang)期使用，孔闆入(ru)口邊緣磨損，孔(kǒng)闆✨彎曲變形✌️，都(dou)會使精度喪失(shī)。
　　超聲波流量計(jì)由于無磨損、無(wú)示值漂移現象(xiàng)，可以長期保持(chí)較高的精度。
(2)髒(zāng)污的影響
　　由于(yú)孔闆流量計由(you)節流件，長期使(shi)用時，髒污物将(jiāng)堆積在孔闆的(de)上遊，造成差壓(ya)信号不準，直接(jiē)影響計量精度(dù)。髒污和孔闆鈍(dun)化可造成計量(liang)偏差2～10%以上㊙️。
　　超聲(shēng)波流量計爲中(zhong)空管段，探頭在(zài)儀表上部，髒污(wū)不易影響探♊頭(tóu)工作，不會影響(xiǎng)計量精度，而且(qiě)流量計可以檢(jian)測髒污情🌈況并(bìng)修正和報警提(ti)示、及時進行清(qīng)洗。
(3)故障排除
　　由(you)于孔闆流量計(jì)的儀表特性取(qǔ)決于節流件的(de)幾何形狀🏃‍♀️和🔴尺(chǐ)寸，需要經常檢(jiǎn)查節流件，一旦(dan)節流件‼️發生變(bian)化就必須更換(huan)，節🏃‍♂️流件的壽命(mìng)取決于氣體的(de)組分❄️、流量及壓(ya)力。
　　超聲波流量(liang)計本身具有很(hěn)強的自診斷功(gōng)能，一旦🌂不在正(zheng)常✂️狀況就會報(bào)警，并自動記錄(lù)報警期間的數(shù)據🏃‍♀️，超聲探頭的(de)使用壽命至少(shǎo)爲8年，并可在線(xiàn)更換。
(4)備品備件(jiàn)
　　孔闆流量計由(yóu)于節流件經常(chang)磨損、變形，因此(ci)需要備多套節(jie)流件；超聲波流(liú)量計隻需要備(bei)一套探頭💃🏻，可替(tì)換使用。
(5)日常維(wéi)護
　　孔闆流量計(ji)需要經常維護(hù)，并檢查節流件(jian)的幾何尺寸等(děng)參📱數。在線更換(huan)孔闆後很難保(bǎo)證不洩漏，使壓(ya)差🐪不準，難以🈲保(bao)證計量精度。
超(chao)聲波流量計則(zé)可免維護，自檢(jian)功能強大。
(6)強檢(jiǎn)周期
孔闆流量(liang)計一年一檢，一(yī)般采用幾何檢(jiǎn)定法。
超聲波流(liú)量計3年一檢，可(ke)以實現在線标(biāo)定。
5經濟性的比(bi)較
5.1一次性投資(zi)
　　由于氣體超聲(sheng)波流量計有量(liang)程比寬的特點(diǎn)，相對于孔闆流(liu)量計可以簡化(huà)工藝管路，相關(guān)的調壓設備、閥(fa)門、變送器等都(dou)👈相應減少，大大(da)節省了投資。
　　另(lìng)外，由于超聲波(bo)流量計要求的(de)前後直管段短(duǎn)，因🛀🏻此大大☔減少(shǎo)🙇‍♀️了占地面積。
　　如(ru)圖1所示，若孔闆(pǎn)流量計的直管(guǎn)段按44D計算，要完(wán)成Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這樣條🐪件的(de)測量任務，孔闆(pan)流量計需要四(si)路24英寸的工藝(yi)管線，8個㊙️閥門，占(zhàn)地♊面積爲333平米(mǐ)，而使用超聲波(bō)流量計隻需要(yao)2路30英🔴寸的工藝(yì)管線📐，4個閥門，占(zhàn)地面積爲94平米(mǐ)。
5.2長期運行費用(yòng)
　　流量計長期運(yun)行時，有以下幾(ji)方面的費用：設(she)備維護費，标定(ding)費用，更換部件(jian)費用以及操作(zuò)人員人工費用(yong)等。

(1)設備維護費(fèi)
　　由于超聲波流(liu)量計爲免維護(hu)儀表，而孔闆流(liu)量計需要經常(cháng)維護，因此後者(zhe)的維護費用大(da)大高于前🈲者。
(2)标(biao)定費用
　　孔闆流(liú)量計僅爲标準(zhǔn)差壓變送器就(jiù)花費600個人時，再(zài)加上孔闆流量(liang)計需要配密度(du)計，每年一次标(biāo)密度計也要增(zēng)加标定費用。此(ci)外，孔闆流量計(jì)雖然可以采用(yòng)幾何檢定的幹(gàn)标模式🤟進行檢(jian)🌈定，但是檢定完(wán)重新安裝回去(qù)時很難保證同(tong)心度。
(3)孔闆流量(liang)計需要經常更(gèng)換節流件，成本(běn)因而增加；超㊙️聲(sheng)波流量計無需(xū)更換部件，探頭(tou)可以帶壓更換(huan)并清洗，其它部(bù)件基本不用更(geng)換。
(4)由于孔闆流(liú)量計壓損很大(dà)，增加了壓縮機(ji)的負荷，經多年(nian)實踐證明，運行(hang)費用随壓損的(de)增加而上升。
(5)操(cāo)作人員人工費(fèi)孔闆流量計需(xu)要維護、切換等(děng)操作，人☂️工費用(yòng)很多，而超聲波(bo)流量計無人值(zhí)守，基本不需要(yao)維護，因👉此用于(yu)超聲波流量計(ji)運行維護的費(fèi)用将遠遠低于(yu)孔闆流量計。
6結(jié)論
　　綜上所述，使(shi)用 氣體超聲波(bō)流量計 比使用(yòng)孔闆流量計無(wú)論從安全性能(néng)、技術性能還是(shì)從一🌈次性投資(zi)以及長期運行(hang)費用上都有很(hen)大的優勢。由于(yu)說🏒明問題的需(xu)要，計算和實例(lì)均選用較大用(yòng)氣量進行比較(jiao)，實際通⭕過比較(jiao)計算一般DN200口徑(jing)以上流量計選(xuǎn)用氣體超聲波(bo)流量計具有較(jiào)大✉️優勢，DN150特别是(shi)以下流量計的(de)選取由于氣體(tǐ)超聲波‼️流量計(ji)本身☂️價格因素(sù)使用孔闆流量(liàng)計更爲🌏經濟，但(dàn)從保證🥰計量精(jing)度出發也推薦(jian)選用更精确的(de)計量儀表。

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